西南研究院开发新型快速充电控制器 缩短电动汽车充电时间

据外媒报道，美国西南研究院的工程师正在利用内部研究资金来应对快速充电的挑战，缩短电动汽车的充电时间。

随着电动汽车的日益普及，消费者希望基于电池的平台能够提供与化石燃料汽车相同的加速、性能和舒适性，并实现两者之间的无缝转换。在大多数情况下，尽管制造商已经交付了产品，但电池充电等技术仍需改进。相比之下，消费者只需几分钟就可以加满油箱并重新上路，但给电动汽车充电通常需要几个小时。将家用交流电转换为充电站电池所需的直流电可以显著加快充电速度。然而，这也带来了新的挑战。在快速充电状态下，锂离子在电池组内的移动速度得到充分提高。在高速率下，离子积聚在电池负极表面，并通过“锂电镀”过程沉积金属锂。这可能会降低电池性能，如果不加以控制，甚至可能导致短路和故障。SwRI动力总成工程部的Bapiraju Surampudi博士表示，“导致锂电镀的电化学非常复杂，尚未完全了解。我们可以通过基于物理的模型实时检测锂电镀的发生，这可以调整充电速度，防止电池损坏，缩短充电时间。”。SwRI开发并校准了一个适用于57Ah镍锰钴电池的线性化电池模型，并成功预测了电镀锂的发生时间。该模型通过微分方程计算电池内部的不同状态，而不需要额外的仪器或资源e的非实时性，并对电池单元进行破坏性物理分析。SwRI模型成功地预测了电池电压在实验数据的±5%以内。该团队随后基于该模型开发了一种自适应快速充电控制器，以优化NMC电池的电荷分布。该控制器具有学习功能，可以根据上一次循环的充电效率调整充电电流，可以在10-20次充电循环后“学习”最佳充电模式，并实时平衡耐用性、安全性和性能。该团队将SwRI充电控制器与两种基准充电模式进行了比较，以评估其有效性。第一种基准模式采用符合行业标准的恒流恒压策略，有意触发锂电镀。在这种模式下老化的样品表现出电池容量的显著衰减或损失。第二种模式是从快速充电的电动汽车中记录的，可以有效地比较充电时间。Surampudi说：“与两种基准模式相比，SwRI充电控制器表现出了一些改进，例如容量衰减显著减少，电池充电时间减少35%，平均充电效率达到89%。这些结果令人满意，但仍有许多改进之处

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